[發(fā)明專利]一種基于空心球復(fù)雜通道間壁式換熱器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010675474.1
• 申請日: 2020-07-14
• 公開（公告）號: CN111780608A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋永吉;王逸飛;郭佳星;王新承;李翠清;王虹
• 申請（專利權(quán)）人: 北京石油化工學(xué)院
• 主分類號: F28D21/00
• 分類號: F28D21/00;F28F7/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 黃家俊

本發(fā)明公開了一種基于空心球復(fù)雜通道間壁式換熱器，用于冷熱流體熱量交換，包括空心球復(fù)雜通道換熱組件形成的管程、包圍管程的殼程、管程進(jìn)口流體封頭和管程出口流體封頭。空心球復(fù)雜通道換熱組件是本發(fā)明的核心，由空心球以一定排列方式連接而成二維或三維復(fù)雜流體流動通道，作為間壁式換熱器的管程；管程進(jìn)口流體封頭和管程出口流體封頭與復(fù)雜通道形成了管程流體流動通道；包圍空心球復(fù)雜通道換熱組件的殼層與空心球復(fù)雜通道換熱組件之間形成間壁式換熱器的殼程。本發(fā)明采用的基于空心球復(fù)雜通道換熱組件的間壁式換熱器，使流體在管程和殼程內(nèi)達(dá)到高度湍流狀態(tài)，具有更高換熱速率，具有不易結(jié)垢的優(yōu)點(diǎn)，球形的基本單元結(jié)構(gòu)使換熱器耐壓性更好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于熱換器設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于空心球復(fù)雜通道間壁式換熱器。

背景技術(shù)

換熱器是一種在不同溫度的兩種或兩種以上流體間實(shí)現(xiàn)物料之間熱量傳遞的換熱設(shè)備，是使熱量由溫度較高的流體傳遞給溫度較低的流體，使高溫(或低溫)流體的溫度達(dá)到流程規(guī)定的指標(biāo)，以滿足工藝條件的需要，同時也是提高能源利用率的主要設(shè)備之一。換熱器的應(yīng)用廣泛涉及暖通、石油加工、化工、能源、鋼鐵冶金、食品加工、水處理、環(huán)境保護(hù)等近多種工業(yè)領(lǐng)域。

現(xiàn)有的間壁式換熱器種類繁多，不同形式的換熱器各有其優(yōu)缺點(diǎn)，其中列管式換熱器在工業(yè)上應(yīng)用最廣泛，但是可承壓力范圍有限，加工和維護(hù)有也存在局限性，同時流體在管式換熱器內(nèi)外形成湍流狀態(tài)不充分，換熱效率相對較低。

綜上，如何提供一種間壁式換熱器，強(qiáng)化冷熱流體的湍流流動，同時提高了換熱器的承壓性能和換熱效率，已經(jīng)成為亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有間壁式換熱器技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于針對上述問題，設(shè)計(jì)一種基于空心球復(fù)雜通道間壁式換熱器，包括空心球復(fù)雜通道換熱組件8，所述空心球復(fù)雜通道換熱組件8為由空心球之間相互連接形成的管程，管程入口連接有管程進(jìn)口流體封頭12或者進(jìn)口流體均分管2，管程出口連接有管程出口流體封頭19或者出口流體聚集管5，管程進(jìn)口流體封頭12或者進(jìn)口流體均分管2將管程入口流體均勻分布到管程的各個入口，管程出口流體封頭19或者出口流體聚集管5收集管程出口的流體并送出管程出口。

優(yōu)選的，進(jìn)口流體均分管2上設(shè)置有流體進(jìn)口1，出口流體聚集管5上設(shè)置有流體出口4，流體從流體進(jìn)口1進(jìn)入進(jìn)口流體均分管2，流體經(jīng)進(jìn)口流體均分管流道3從空心球復(fù)雜通道換熱組件與進(jìn)口流體均分管連接處7流入空心球復(fù)雜通道換熱組件8,隨后流體通過球-球連接通道9在空心球復(fù)雜通道換熱組件8內(nèi)流向出口側(cè)，流體從空心球復(fù)雜通道換熱組件8流經(jīng)空心球復(fù)雜通道換熱組件與出口流體聚集管連接處10進(jìn)入出口流體聚集管5，流體經(jīng)出口流體聚集管流道6流向流體出口4，最終流出散熱器。

優(yōu)選的，所述換熱器還包括包圍著空心球復(fù)雜通道換熱組件8的殼程18，所述殼程18上設(shè)置有殼程流體進(jìn)口16和殼程流體出口15，管程進(jìn)口流體封頭12和管程出口流體封頭19均與空心球復(fù)雜通道換熱組件8通過法蘭連接；管程進(jìn)口流體封頭12上設(shè)置有管程流體進(jìn)口11，管程出口流體封頭19上設(shè)置有管程流體出口17。

優(yōu)選的，流體通過管程流體進(jìn)口11流入管程進(jìn)口流體封頭12，再通過空心球復(fù)雜通道換熱組件入口13，流入空心球復(fù)雜通道換熱組件8,流體通過空心球復(fù)雜通道換熱組件8后流入管程出口流體封頭19，最后通過管程流體出口17排出換熱器；同時，換熱液體通過殼程流體進(jìn)口16流入殼程18，完成熱量交換后，最后經(jīng)過殼程流體出口15流出殼程18。

優(yōu)選的，根據(jù)空心球復(fù)雜通道換熱組件8的尺寸和形狀，所述殼程18為圓柱形或者球形或者無殼層。

優(yōu)選的，所述空心球復(fù)雜通道換熱組件8為不銹鋼、鐵、鋁、銅或者其他金屬材料。

優(yōu)選的，所述空心球復(fù)雜通道換熱組件8是由一定壁厚的空心球?yàn)榛締卧獦?gòu)成的，空心球上開設(shè)有開孔，空心球之間通過開孔直接對接或者通過與開孔等直徑的圓管相互連接，其連接方式采用焊接、螺紋、脹接或者其他合適的方式。